病毒「逼停」卫星, 未来真要移居火星? 房子该咋设计?

概念设计

3D-printed Habitat

北京时间3月25日上午，SpaceX 加州总部爆出员工确诊感染新冠病毒的消息，为了应对疫情，原定 3月 20 日的 SAOCOM 卫星发射计划被无限期推迟。
蔓延的病毒肆虐地球，这种情景如果出现在科幻片里，人类通常的做法是躲到地下，或者，乘坐宇宙飞船逃离地球...
其实，早在 2015 年，NASA 就曾提出将在 2030 年完成人类登陆火星的任务。虽然目前对于外太空建筑的设计还仅仅停留在轨道空间站或勘测基站等工程上。但很明显的，这几年关于这颗最适合人类移居的红色星球的话题愈发火热，连电影都拍了好几部。
©Hassell / Eckersley O'Callaghan假如，真要像《流浪地球》那样移民外太空的话，为什么偏要选择「火星」呢？火星的大气层只有地球的厚度的 1%，非常稀薄；而且 96%的空气是二氧化碳，你根本不能呼吸；火星平均气温-63℃，昼夜温差还贼大...©TED
好消息是，火星的重力比地球（9.807 米/秒²）小很多，只有 3.711 米/秒²。所以是个动工建设基地的好地方。NASA 并不是光喊喊口号，这些年也正在积极邀请设计团队探索在火星上进行工程建造的实际方法。今天要介绍的，就是设计事务所 Hassell 与 Eckersley O'Callaghan 合作设计的全球首个火星人类居所方案。准备好了吗，我们要去火星了。

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阶段一Part One要在火星上建立基地，得分两个阶段。
第一步，派遣机器人先遣队建造住所「外壳」。听起来像是要在火星上过穴居生活？差不多吧，这主要是因为裸露的火星表面存在比地球高得多的辐射，Hassell 就提出了创建一个类似洞穴的结构来保护宇航员的想法 ▽
建造外壳的材料从哪里来呢？把地球上的水泥运来那成本可真「上天」了！这点设计师当然想到了，选择就地取材，利用火星的「风化层」充当材料，使用3D 打印进行建造。△项目轴测图但麻烦的是，这种 3D 外壳很脆，抗压性能不好，如果洞穴内气压恢复到地球上的状态，肯定比外部大很多，外壳就会损坏。所以，为了保持洞穴内外压力一致，干脆单独建一个可充气「隔舱」，方便宇航员在内部进行作业，隔舱使用地球上预制的高性能复合材料，并采用能缓解压力的椭圆结构，提供适宜人类居住的气压环境。正因为宇航员没法在高辐射下工作，建设外壳的工作自然得交给机器人啦。相比起人类，机器人更可以轻松地在基地外壳「爬上爬下」如履平地。根据 Hassell 的设计，这种配备传感器和摄像头的自动机器人会坐着火箭先登陆火星，在恶劣的火星地形上使用风化层建造庇护用的外壳，它们牛逼的地方还在于，机器人搭载的 AI 可以根据工作需要改变自身职能，小小一台独轮侦察车回到营地可以切换成移动充电器；许多个单独的机器人又可以组合成巨大的挖掘机，身上的摄像头和传感器能帮助其完成功能的转换 ▽
还能拼成运输「平板车」，最大化利用每一台宝贵的机器人，毕竟这玩意造价也不便宜。经过研磨的火星「泥土」被运送到熔炉机器人那里，熔炼后从 3D 打印喷嘴挤出一条条「泥浆」▽
就这样经年累月的、不间断地层层叠加 3D 打印外壳，第一座火星外壳就建造好了。

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阶段二Part Two接着进入建设的第二阶段，由宇航员登陆火星，构建一系列满足所有日常生活和工作需求的「内舱」。每个内舱都连着一个单独的控制模块，可为舱体充气，完成加压环境的适配。控制模块内置生命支持系统，将电、水、氧气输送到所有居住舱内。
舱内配有多个接收端口。
而一切驱动的电力则由远端太阳能、核反应发电设施供电。为了最大化利用空间，舱内安装可以移动的货架，可以根据研究员需求灵活配置空间 ▽
外壳内这一系列内舱被划分为不同的功能空间，例如实验室，植物温室或休息室等 ▽
生产车间配备各种数字化制造设备。
还有很多人性化的功能设计，像是跑步机和能够实时观看室外建设情况的虚拟屏幕，目的是让人类能够居住的更好、更舒适，有助于宇航员在充满安全感的空间内开展重要的工作。办公舱以白色和大地色为主的基调，能充分缓解单调环境带来的压迫感，巨幅透明窗带来充足自然光。
植物温室将采用水培技术，培育可供食用的农作物，目前来说应该是根茎类更适宜在火星种植。
火星基地代表了人类最高水平的建筑、功能设计，建成后的基地还能与周围环境融为一体。
在完成这一阶段的建设后，机器人先遣队们则退到外围，承担勘探、挖掘、运输等重任。

看到这里，一起君不得不佩服 Hassell 的想象力，作为一家注重多元化的国际事务所，它在全球共开设 10 家分部，业务涵盖建筑、室内、景观和城市设计。提交给 NASA 的这个项目就是由 Hassell 的技术创新负责人 Xavier De Kestelier 策划的。

△ Xavier De Kestelier

最初接到「在未知的星球建立宜居地区」这样一个严峻的挑战，De Kestelier 也觉得有点不靠谱，但是他找来了许多科学家和工程师，聚焦当今最前沿的或是不久的将来可以用到的高新技术，来确保项目的可行性。「工欲善其事，必先利其器」，为了呈现高质量的视觉效果，De Kestelier 找来了Unreal Engine 虚幻引擎——来开发一个虚拟的火星实时模拟环境。这个可视化的黑科技工具，能够灵活地对所创建的虚拟建筑场景进行定期调整，适用于沉浸式的视觉体验，帮助 Hassell 顺利的实现了方案的呈现 。

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3D打印世纪挑战赛3D-Printed Habitat ChallengeHASSELL 和 EOC 设计的这个高科技空间项目参加了 NASA 举办的3D打印挑战赛，并入围了前十名。这么牛逼的概念设计竟然只能进前十？那获奖的 5 个方案岂不是更厉害！一起来看一下吧。第一名 Team ZopherusZopherus团队的设计使用部署在漫游车上的移动式 3 D 打印机，行动方便，便于探测环境。第二名 Ai. SpacefactoryAi. Spacefactory 的设计同样使用了火星地表风化层作为建筑材料，外壳酷似一个茧。第三名 Kahn-Yates来自密西西比洲的 Kahn-Yates 设计了一个能够抵御沙尘暴和恶劣气候的栖息地。第四名 SEArch + / Apis Cor
纽约 SEArch + / Apis Cor聚焦于 风化层的建筑，同样可以抵御辐射。第五名 Northwestern University
独特的球形外壳和抛物线形的圆顶是其最大特色。
除了这些建设方面的巨大挑战，人类要想在火星立足，还需要面临资源紧缺的问题，毕竟那里不像我们的母星地球，有取之不尽的水资源、矿藏能源，这也充分说明了可持续建筑是循环经济的必要保证。
不久的将来，我们的后代有可能得去荒芜一物的火星「搬砖」了，在那之前，请先保护好你我的地球。
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